COVID-19患者的口腔黏膜表现及机制研究进展

2019年由新型冠状病毒(severe acute respiratory syndrome-coronavirus-2,SARS-CoV-2)引发的新型冠状病毒肺炎(coronavirus disease 2019,COVID-19)在全球迅速传播并引发了世界性公共卫生危机。COVID-19患者的主要症状包括发热、干咳、肌痛、头痛、呼吸困难和疲劳。除主要症状外,关于COVID-19患者的口腔黏膜表现的报告日益增加。相关研究显示,25.7%的COVID-19患者存在口腔黏膜表现[1],受累部位主要包括舌、腭、唇、颊和牙龈[2]。本文综述了COVID-19患者的口腔黏膜表现及机制(图1),旨在帮助口腔医师对具有口腔黏症状的COVID-19患者进行更好地诊疗。

图1 COVID-19患者的口腔黏膜表现及机制

1 口腔黏膜表现

1.1 口腔黏膜感染类因素

1.1.1 单纯疱疹感染与再激活 单纯疱疹是由单纯疱疹病毒(herpes simplex virus, HSV)所致的皮肤黏膜病。流行病学调查研究显示,50%～90%的个体感染过单纯疱疹,单纯疱疹病毒初次感染后会在宿主神经细胞中潜伏,当出现诱发因素时,单纯疱疹复发[3]。COVID-19患者存在的免疫抑制和精神压力增加等因素可诱发单纯疱疹。Kämmerer等[4]报告了1例COVID-19住院患者在拔管后3 d出现口腔黏膜疱疹样溃疡,检测显示单纯疱疹病毒阳性,这提示SARS-CoV-2引起的免疫抑制和长期的住院压力可能是感染单纯疱疹的诱因。Brandão等[5]报告3例老年重症COVID-19患者口腔黏膜多发坏死和溃疡且伴唇周结痂,检测显示单纯疱疹病毒阳性,这种情况多见于免疫功能低下的老年人且常伴有严重的全身症状。COVID-19患者的单纯疱疹多发于舌、唇和腭[6],疱疹数目不等,直径大约1～5 mm,呈圆形或椭圆形,周围充血,部分患者有疼痛的症状[7]。

1.1.2 带状疱疹感染与再激活 带状疱疹是由水痘-带状疱疹病毒(varicella-zoster virus,VZV)引起的伴有明显神经痛的皮肤黏膜病,该病毒在幼儿时期诱发水痘,在成人免疫功能低下时诱发带状疱疹。与COVID-19患者感染单纯疱疹类似,免疫抑制等因素可诱发带状疱疹。COVID-19大流行以来巴西全国居民带状疱疹病例新增35.4%[8]。Saleh等[9]报告了1例COVID-19患者硬腭刺痛,起初水疱体积小,数量少,后来水疱数量增加,水疱周围的黏膜压痛,诊断为带状疱疹。Elsaie等[10]报告了无症状或轻症COVID-19患者感染带状疱疹,但患者均否认与已知或疑似COVID-19患者的接触史,这提示带状疱疹可能是无症状或轻症COVID-19患者的口腔黏膜表现。

1.1.3 口腔念珠菌感染 口腔念珠菌病是由口腔念珠菌引发的口腔常见机会性真菌感染,菌群失调和免疫抑制等因素可引发口腔念珠菌病。COVID-19患者易患口腔念珠菌病与抗生素引发的菌群失调和糖皮质激素及SARS-CoV-2引发的免疫抑制有关。Salehi等[11]报告COVID-19重症患者接受抗生素或糖皮质激素治疗,这两种药物均可诱发口腔念珠菌病。相关研究显示,COVID-19患者口腔念珠菌病的患病率高达22.7%,多发于舌、牙龈和腭。发生于舌背者类似于正中菱形舌炎,多见于轻症患者;发生于上腭者类似于白色念珠菌病,以重症患者为主[12]。

1.1.4 毛霉菌感染 毛霉菌病是由毛霉菌引发的一种罕见但致死的真菌感染性疾病,主要见于免疫功能低下的人群[13]。COVID-19患者易患毛霉病与SARS-CoV-2和糖皮质激素导致的免疫抑制有关。COVID-19大流行以来印度毛霉菌病患者大幅增加[14]。患者面部常表现为蜂窝组织炎、流涕和鼻甲坏死,口腔常表现为上腭不同程度的黏膜充血、肿胀、溃疡、坏死和骨暴露,真菌进入深层组织,侵入鼻腔或鼻旁窦,造成腭穿孔,腭溃疡可能是患者的首发症状,这提示口腔医师留意患者的非特异性腭部溃疡将有助于早期发现毛霉菌病及COVID-19患者[15]。

1.2 口腔黏膜非感染类因素

1.2.1 复发性阿弗他溃疡 复发性阿弗他溃疡病因不明,免疫因素是其重要的发病机制。COVID-19患者出现复发性阿弗他溃疡与SARS-CoV-2介导的免疫失调有关。COVID-19患者肿瘤坏死因子-α(tumor necrosis factor, TNF-α)水平增高导致白介素-1(interleukin-1, IL-1)、白介素-6(interleukin-6, IL-6)水平增高,中性粒细胞(neutrophil)趋化至携带病毒的上皮细胞(epithelial cell),上皮细胞凋亡、坏死并形成溃疡[16]。除免疫因素外,COVID-19患者精神压力的增加也是其发病诱因。一项横断面研究结果显示,COVID-19患者的复发性阿弗他样溃疡患病率为0.64%,而对照组阿弗他样溃疡的患病率为0.148%,这提示复发性阿弗他溃疡与感染SARS-CoV-2有关[17]。Fidan等[18]对74例COVID-19患者进行的前瞻性研究显示,这些患者最常见的口腔疾病是复发性阿弗他溃疡,多发于舌、腭和颊,主要存在于轻症和年轻患者。COVID-19患者的复发性阿弗他溃疡具体表现为轻型或疱疹样型复发性阿弗他溃疡,轻型复发性阿弗他溃疡呈圆形或椭圆形,表面覆盖黄色或白色假膜,周围红晕,多数病损面积小于1 cm2[19],疱疹样型复发性阿弗他溃疡表现为成簇的溃疡,类似单纯疱疹糜烂期,溃疡可发生融合,形成大溃疡[12]。

1.2.2 多形红斑 多形红斑是由感染、药物和食物等作用于皮肤黏膜的小血管所致的累积皮肤黏膜的Ⅲ型超敏反应性疾病,其中感染是最常见的原因。COVID-19患者出现多形红斑与SARS-CoV-2、HSV及治疗所用药物导致的超敏反应有关。Huynh等[20]认为COVID-19患者的多形红斑的机制是由皮肤和黏膜中靶向SARS-CoV-2的淋巴细胞介导的超敏反应,特别是CD8+T淋巴细胞诱导角质形成细胞凋亡及卫星细胞坏死。Jimenez-cauhe等[21]对4例患多形红斑的COVID-19患者检测发现其中1例患者囊泡拭子HSV PCR检测阳性。Demirbas等[22]报告1例COVID-19患者接受羟氯喹治疗后唇、舌和腭出现溃疡以及皮肤靶形红斑,诊断为多形红斑。COVID-19患者的多形红斑,黏膜好发于舌和腭,表现为红斑、水疱、溃疡和糜烂,纤维蛋白覆盖表面,基底弥漫红斑,皮肤好发于面部和四肢,但30岁以下的患者单个病变很小,很少有靶样外观[23]。

1.2.3 地图舌 地图舌是一种浅表性非感染性的舌部炎症,病因不明。相关研究显示,地图舌与精神压力的增加相关[24]。COVID-19患者存在的精神压力的增加可诱发地图舌。Sarruf等[25]的研究发现,地图舌的体征和症状的恶化与新冠肺炎大流行造成的压力相关,COVID-19患者受到的影响更大,表现为更强烈、更频繁的灼痛和瘙痒。

2 机制

2.1 SARS-CoV-2感染口腔黏膜细胞 SARS-CoV-2是正链单链RNA(+single-stranded ribonucleic acid,+ssRNA)病毒,其结构蛋白包括刺突蛋白(S)、包膜蛋白(E)、膜蛋白(M)和核衣壳蛋白(N)。S蛋白在SARS-CoV-2感染宿主口腔黏膜细胞中发挥关键作用,S蛋白包括S1亚基和S2亚基,S1亚基与血管紧张素转化酶2(angiotensin converting enzyme 2,ACE2)结合,S2亚基与细胞膜融合,S1/S2和S2′是S蛋白的两处蛋白酶裂解位点[26]。E蛋白与M蛋白相互作用,维持病毒颗粒的形状并促进释放[27]。N蛋白介导病毒RNA周围螺旋衣壳的组装并调节病毒基因组的转录[28]。ACE2、弗林蛋白酶(Furin)、跨膜丝氨酸蛋白酶2(transmembrane protease serines 2, TMPRSS2)与SARS-CoV-2感染口腔黏膜细胞密切相关,ACE2是介导SARS-CoV-2进入细胞的关键受体,Furin和TMPRSS2是病毒进入细胞所依赖的蛋白酶,而ACE2、Furin和TMPRSS2在口腔黏膜和唾液腺细胞中高表达[29-30]。

S蛋白通过识别ACE2来介导SARS-CoV-2进入细胞,TMPRSS2、Furin或细胞内组织蛋白酶激活SARS-CoV-2,SARS-CoV-2利用宿主细胞进行复制、转录、组装和释放[31]。SARS-CoV-2感染口腔黏膜细胞的具体机制如下:S蛋白的S1/S2位点被感染细胞高尔基体中的Furin裂解并形成非共价的S1亚基和S2亚基,S1亚基结合ACE2,暴露S2'位点,S2'位点通常在细胞表面被TMPRSS2裂解,但当被感染细胞表达TMPRSS2不足或病毒-ACE2复合物未遇到TMPRSS2时,SARS-CoV-2则通过网格蛋白介导的内吞作用进入溶酶体,S2'位点被组织蛋白酶裂解,协助S蛋白激活[32];S2亚基与细胞膜融合,促进病毒RNA进入宿主细胞[33]。病毒RNA作为信使RNA(messenger RNA,mRNA),利用核糖体生成RNA聚合酶(RNA polymerase),在RNA聚合酶作用下,生成子代RNA和病毒结构蛋白。E和M蛋白通过与其他病毒蛋白的相互作用促进病毒组装,组装好的病毒萌芽到内质网高尔基中间区室(endoplasmic reticulum golgi intermediate compartment,ERGIC)内并通过分泌途径到达细胞膜,在含病毒的囊泡与细胞膜融合后,它们被释放到细胞外空间[34]。

2.2 多因素介导的口腔黏膜免疫失调 COVID-19患者的口腔黏膜免疫失调包括SARS-CoV-2介导的免疫失调、其他病原体介导的免疫失调、药物介导的免疫失调及精神压力介导的免疫失调[35-37],其中SARS-CoV-2介导的口腔黏膜免疫失调在COVID-19患者的口腔黏膜免疫失调中起核心作用。

以颊黏膜为例,SARS-CoV-2由浅入深经上皮层、固有层至黏膜下层,介导的口腔黏膜的固有免疫及适应性免疫失调。SARS-CoV-2进入口腔黏膜上皮层后,感染上皮细胞,被感染的上皮细胞表面主要组织相容性复合体Ⅰ类分子(major histocompatibility complex I, MHC Ⅰ)下调并释放Ⅰ型干扰素(interferon-1, IFN-Ⅰ)和Ⅲ型干扰素(interferon-3, IFN-Ⅲ),抑制被感染细胞中SARS-CoV-2的组装、使周围未感染的细胞呈现抗病毒的状态并募集固有层中的固有免疫细胞[38]。SARS-CoV-2进入固有层及黏膜下层后,固有免疫细胞通过模式识别受体(pattern recognition receptor, PRR)识别SARS-CoV-2相关模式分子(pathogen-associated molecular patterns, PAMP)触发炎症反应,引发细胞因子的分泌,限制SARS-CoV-2感染和清除被感染的细胞。识别SARS-CoV-2的PAMP中的PPR中的Toll样受体和RIG-Ⅰ样受体产生的抑制SARS-CoV-2复制的IFN-Ⅰ和IFN-Ⅲ是对抗病毒最重要的细胞因子,其中IFN-I还具有连接先天免疫和适应性免疫的功能[39]。包括上皮层内的朗格汉斯细胞在内的抗原提呈细胞(antigen-presenting cells, APC)将SARS-CoV-2抗原呈递给固有层及黏膜下层的CD4+T细胞,CD4+T细胞分化为Th1细胞(T helper cell 1, Th1),Th1细胞不仅分泌细胞因子清除SARS-CoV-2、刺激CD8+T杀伤靶细胞,还刺激B细胞分化为浆细胞和记忆B细胞。浆细胞合成并分泌SARS-CoV-2中和抗体,这些抗体会吸附在病毒颗粒上,将其锁定在细胞之外,然而中和抗体滴度在COVID-19症状出现后的最初几周内达到峰值后,每月以高达45%的速度下降[40]。固有层及黏膜下层的血管中的外周血影响口腔黏膜免疫。受SARS-CoV-2影响,COVID-19患者的包括固有层及黏膜下层在内的外周血中性粒细胞、Th17细胞(T helper cell 17,Th17)、单核细胞增加。而Treg细胞(Regulatory T cells)、γδT细胞、自然杀伤细胞(natural killer cell, NK)、NKT细胞(Natural killer T cell, NKT)、树突状细胞(dendritic cells, DC)、CD4+和CD8+T细胞、CD21+和CD27+B细胞减少[41-42]。IFN-Ⅰ和IFN-Ⅲ表达不足,而其他细胞因子(cytokine, CK)如IL-6、白细胞介素-10(interleukin-10, IL-10)、TNF-α表达增加[43]。

在SARS-CoV-2介导的免疫失调过程中,不同的SARS-CoV-2结构蛋白激活细胞因子的机制不同:E蛋白通过两种不同的机制介导宿主免疫应答。E蛋白在ERGIC或高尔基体中形成对钙离子有中等选择渗透性的蛋白-脂质通道,钙离子和氢离子通过改变孔隙电荷来调节E蛋白通道的选择渗透性,更多的钙离子进入E蛋白通道,核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(NOD-like receptor thermal protein domain associated protein 3, NLRP3)炎症小体被激活,白细胞介素-1β(interleukin-1β, IL-1β)过量产生[44];人体细胞存在的PDZ结构域参与调节人体免疫反应,PBM是位于E蛋白的C端结构域的PDZ结合基序,细胞PDZ结构域-病毒PBM的相互作用直接参与SARS-CoV-2的病毒致病性,在感染期间,E蛋白通过与宿主PDZ结构域结合来与多功能的胞内衔接蛋白(syntenin)竞争,syntenin从细胞核重新分布到细胞质,激活p38蛋白激酶(p38mitogen-activated protein kinase, p38MAPK)并导致炎性细胞因子的过表达[45];M蛋白通过以下途径抑制宿主免疫应答。首先,M蛋白通过抑制维甲酸诱导基因I(retinoic-acid-inducible gene I, RIG-I)、皮损部位黑素瘤分化相关基因5(melanoma differentiation-associated protein, MDA5)和线粒体抗病毒信号蛋白(mitochondrial anti-viral signal,MAVS)的过表达来抑制干扰素-β(interferon-β, IFN-β)启动子和干扰素刺激效应元件(interferon stimulated response element,ISRE)的活化。其次,M蛋白通过抑制RIG-I、MDA5和MAVS的过表达来抑制干扰素调节因子3(interferon regulatory factor 3, IRF3)控制的IFNB1和ISG56基因的转录。最后,M蛋白通过抑制RIG-I、MDA5和MAVS的过表达来抑制核因子κB(nuclear factor kappa-B, NF-κB)控制的肿瘤坏死因子和CXCL1基因的转录[46];与E蛋白和M蛋白不同,N蛋白对宿主免疫应答具有双重调节作用,低剂量N蛋白通过干扰三基序蛋白25(tripartite motif 25, TRIM25)和RIG-I的相互作用及抑制IRF3、信号转导与转录活化因子1(signal transducers and activators of transcription 1, STAT1)和信号转导与转录活化因子2(signal transducers and activators of transcription 2, STAT2)的磷酸化和核易位来抑制IFN-Ⅰ的产生,而高剂量N蛋白通过增强STAT1和STAT2的磷酸化和核易位来促进IFN-I等炎性细胞因子的表达[47]。

尽管机体具有相应的免疫应答来应对SARS-CoV-2感染,但SARS-CoV-2已经进化出应对机体的病毒清除机制的免疫逃逸机制,包括逃避PRR识别、减少IFN产生、干扰IFN转导、抑制自噬作用和细胞毒作用等,以限制宿主的免疫应答[48]。在合并其他病原体感染时,SARS-CoV-2与其他病原体产生多种炎症介质,各种炎症途径相互加强,加重相应疾病的严重程度并延长病程[49]。

3 展望

本文概述了COVID-19患者的口腔黏膜表现基于感染或非感染因素引起,这为口腔医师的临床诊疗提供了方便。当发现COVID-19患者出现相应的口腔黏膜表现时,及时进行针对性的口腔检查和全身检查,将有助于及时查明病因、正确用药并减少患者的痛苦。然而对于多种因素引起的具有口腔黏膜表现的COVID-19患者的诊疗,有待进一步的临床实践,而本文也将为此提供理论参考。